[发明专利]一种基于植物叶片水热法制备碳点的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种基于植物叶片水热法制备碳点的方法，尤其是以植物叶片为碳源一步水热法制备碳点。

背景技术

碳点(也称为碳量子点)即粒径小于10nm的碳粒子，是一种新型的碳材料，一经发现即成为研究热点，由于碳点具有良好的光学性质，荧光强度高，光稳定性好，耐光漂白等优点，且生物相容性好、毒性低，是优良的电子受体和电子供体，在生物成像、分析检测、传感、光电等领域具有广阔的应用前景。

目前报道的用于制备碳点的方法很多。大体上可以分为两大类：自上而下的方法和自下而上的方法。自上而下的方法，通常是将碳点从较大碳结构物质上刻蚀下来的，包括电弧放电法，激光消融法和电化学氧化法等，此类方法实验条件要求高且需要特殊仪器；自下而上的方法，由分子前驱体合成碳点，包括湿法氧化法、高温热解法、水热法、微波辅助合成法、超声合成法以及载体合成法等，但此类方法多是使用化学试剂对环境造成污染，或表面修饰等后续处理，操作比较复杂，限制其大规模生产和应用，因此寻找廉价易得、天然无毒的碳源、简单直接的制备方法是亟待解决的问题。

水热法简单、高效率，应用最为广泛。Huang等基于草莓汁为碳源合成了碳点并且建立的Hg²⁺的检测方法；Adhimoorthy等将橘子皮烘干脱色处理后，水热法获得了荧光碳点，虽然使用了绿色的碳源但是存在成本高，或是处理复杂，不适用于广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色环保，操作简便，成本低廉的一步水热法制备碳点的方法，不需要使用任何化学试剂，无需前处理、钝化来辅助合成，制备简单易行。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种基于植物叶片水热法制备碳点的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将植物叶片洗净晾干；

2)称取植物叶片并转移至反应釜中，加入超纯水混合均匀；

3)将反应釜放置于烘箱中，在温度130-250℃条件下，水热反应2-15小时；

4)冷却至室温后，过滤，得到棕黄色液体，将棕黄色液体用截留分子量为3500透析袋透析15-48小时，收集透析液；或于10krpm以上转速下，高速离心20-40min，即得荧光碳点。

步骤1)所述的植物叶片碳源是薄荷叶片、昙花分枝、芦荟叶片、金银花叶片、扶桑叶片等。

步骤1)所述的植物叶片碳源是干叶片或者新鲜叶片。

步骤3)所述的反应温度优选150℃以上，反应时间优选4h以上。

步骤4)所述的透析时间，优选收集24h以后的透析液。

本发明的优点在于：

本发明使用植物叶片为碳源，原料安全易得，成本低，通过一步水热法碳化制备，操作简单，条件温和，过程可控，重复性好，易于推广使用。

本发明所制备的碳点荧光性质稳定，耐光漂白能力强，分散性好，具有良好的水溶性和较高的量子产率，可以适用于荧光标记、分析、传感、催化等领域。

附图说明

图1：碳点的高分辨透射电镜(HRTEM)图(对应实施例1产物)。

图2：碳点的紫外吸收光谱图，内嵌图为碳点溶液在自然光和紫外灯照射下的照片(对应实施例1产物)。

图3：碳点的最佳激发发射光谱图(对应实施例1产物)。

图4：碳点在不同激发波长下的荧光光谱图(对应实施例1产物)。

图5：碳点在不同离子强度溶液中的的荧光变化图(对应实施例1产物)。

图6：碳点的荧光时间扫描图(对应实施例1产物)。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。

实施例1

称取洗净晾干的新鲜昙花分枝2.58g，剪碎，转移至25mL反应釜中，加水10mL混匀，于180℃下水热反应8.5小时。冷却至室温后，过滤，得到棕黄色液体并于10krpm转速下离心25min后，取上清液即得。

实施例2

称取洗净晾干的干薄荷叶片0.38g，研碎，转移至25mL反应釜中，加水15mL混匀，于180℃下水热反应9小时，冷却至室温后，过滤并于4000转下离心15min后，得到棕黄色液体，取上清液用截留分子量为3500的透析袋透析24h，收集透析液即得。

除上述实施例外，本发明还有可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。